Molare Schmelzpunktserniedrigung. Kryoskopie
Experiment:
Versuch: Bestimmung der Molmasse von Schellack
Jeder Stoff schmilzt exakt bei einer ganz bestimmten Temperatur, wenn er rein ist. Diese Temperatur nennt man den Schmelzpunkt eines Stoffes, abgekürzt Fp (Festpunkt). In Anlehnung an Wasser spricht man auch von einem Gefrierpunkt. Es handelt sich hierbei um eine wichtige Stoffkonstante, die auch zur Identifikation von chemischen Substanzen genutzt wird.
Ist ein Stoff verunreinigt, so schmilzt er bei einer tieferen Temperatur. Aufgrund dieser Tatsache kann man einerseits feststellen, ob ein Stoff rein ist, andererseits lässt sich auch bestimmen, wie stark der Stoff verunreinigt ist. Denn wie stark die Temperatur abfällt, hängt direkt von der Konzentration der darin gelösten Verunreinigung ab.
So sinkt beispielsweise der Gefrierpunkt von einem Kilogramm Wasser um 1,86 °C, wenn man genau ein Mol irgendeines anderen Stoffes darin auflöst. Der Gefrierpunkt der Lösung beträgt dann nicht mehr 0 °C sondern -1,86 °C. Löst man zwei Mol in einem Kilogramm Wasser auf, so gefriert das Wasser erst bei (0 - 2 · 1,86 °C) = -3,72 °C.
Da der Gefrierpunkt jeweils (theoretisch) genau um 1,86 °C sinkt, wenn man ein Mol eines Stoffes in einem Kilogramm Wasser löst, nennt der Chemiker die dazugehörige Temperatur molare Gefrierpunktserniedrigung.
Die folgende Tabelle gibt an, um wie viel °C der Schmelzpunkt sich erniedrigt, wenn in einem Kilogramm des aufgeführten Stoffs genau ein Mol eines anderen aufgelöst wird.
| Stoff | Schmelzpunkt [°C] |
Gefrierpunkts- erniedrigung [°C · kg / mol] |
|---|---|---|
| Wasser | 0 | 1,86 |
| Naphthalin | 80,2 | 6,8 |
| Chloroform | -63,5 | 4,68 |
| Benzol | 5,5 | 5,12 |
| Campher | 179 | 39,7 |
| Ethanol | -114,6 | 1,99 |
Wenn man z. B. weiß, wie viel Mol eines Stoffes in einem Kilogramm Ethanol gelöst sind, so kann man ausrechnen, bei welcher Temperatur das Ethanol gefriert. Oder anders herum, wenn man weiß, um wie viel der Gefrierpunkt absinkt, kann man ausrechnen, wie viel Mol gelöst sind. Den letztgenannten Zusammenhang macht man sich bei der Bestimmung der Molmasse zu Nutze. Da die Gefrierpunktserniedrigung bei Campher sehr stark ausgeprägt ist, gehört er zu den bevorzugt verwendeten Stoffen, um die Molmasse eines anderen Stoffes zu ermitteln.
Übrigens ist dir Campher wahrscheinlich vom Geruch her vertraut. Es ist nämlich ein beliebtes Mittel zum Einreiben, z. B. bei Erkältungen. Außerdem wird er als Weichmacher im Celluloid verwendet.
Das Thema Schmelzpunkt- bzw. Gefrierpunktserniedrigung ist in einem größeren Zusammenhang zu sehen: Mischungseffekte in Salzlösungen.
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